水系电解质是各种电化学应用中重要的电荷传输介质。然而，水分解严重限制了水系电解质的工作电压。因此，进一步拓宽水系电解质的电化学稳定窗口具有重要意义。

基于此，中科院兰州化物所阎兴斌研究员报道了一种“阳离子/阴离子共溶剂化”氟化钾水溶液(KF)电解质(浓度为16 m, mol kg^-1)，其电导率可达196 mS cm^-1，以不锈钢网为基底的ESW可达3.4 V，以铝金属电极为基底的ESW可达6.72 V，这得益于16 m KF电解液可以同时扩大热力学和动力学窗口所致。

文章要点

1）实验和理论计算结果显示，通过引入来自具有强电负性的F^-离子的强氢键，可以重构该水系电解质的体/界面结构。在阳离子溶剂化作用的共同作用下，体液中含有少量的自由水团簇，形成了稳定的阴离子-水-阳离子三维网络结构。

2）离子(K⁺和F^-)的单向运动在电场作用下产生的排出效应进一步降低了正极界面的水分含量。此外，由于强离子作用力和氢键的方向性，还重建了电极/电解液界面上水分子的原子密度和取向分布。

这项工作为高电压水系电解质的发展开辟了新的方向。

参考文献

Ruilin Hou, Yue Wang, Yinglun Sun, Junwei Lang, Shengrong Yang and Xingbin Yan, “Cation/anion With Co-solvation” Type High-voltage Aqueous Electrolyte Enabled by Strong Hydrogen Bonding, Nano Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107377

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107377